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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Leiterplatte, in der Schichten
unter Verwendung eines Leiters, wie z. B. einer leitfähigen Paste,
elektrisch miteinander verbunden werden, sowie ein Verfahren zu ihrer
Herstellung. Derartige Leiterplatten sind aus den Dokumenten US-A-5
407 511 und JP-A-06 021 619 bekannt.
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Kürzlich hat
der Anmelder eine Mehrschichtleiterplatte vorgeschlagen, in der
Schichten unter Verwendung einer leitfähigen Paste elektrisch verbunden
werden (in JP-A-2 601 128). 8 zeigt
ein Verfahren zur Herstellung der Mehrschichtleiterplatte. Wie 8(a) dargestellt, werden Trennfilme 501 aus
Polyester oder dergleichen auf beide Oberflächen eines porösen Substrats 502 auflaminiert,
das man durch Imprägnieren
von aromatischen Polyamidfasern mit einem hitzehärtbaren Epoxidharz erhält. Wie
in 8(b) dargestellt, werden in vorgegebenen
Positionen in dem porösen
Substrat 502 durch ein Laserbearbeitungsverfahren Durchkontaktlöcher 503 ausgebildet.
Dann werden die Durchkontaktlöcher 503 mit
einer leitfähigen
Paste 504 gefüllt,
wie in 8(c) dargestellt. Als Füllverfahren
wird das poröse
Substrat 502 mit den Durchkontaktlöchern 503 auf einen
Tisch einer Siebdruckmaschine aufgelegt, und die leitfähige Paste 504 wird
direkt von der Oberseite eines der Trennfilme 501 aufgedruckt.
In diesem Fall dient der Trennfilm 501 auf der bedruckten
Seite als Druckmaske und soll verhindern, daß die Oberfläche des
porösen
Substrats 502 verunreinigt wird. Dann werden die Trennfilme 501 von
beiden Oberflächen des
porösen
Substrats 502 abgezogen. Als nächster Schritt werden Metallfolien 505,
wie z. B. Kupferfolien, auf beide Oberflächen des porösen Substrats 502 auflaminiert.
In diesem Zustand wird das Substrat erhitzt und unter Druck gesetzt,
wodurch das poröse Substrat 502 und
die Metallfolien 505 verbunden bzw. verklebt werden, wie
in 8(d) dargestellt. Bei diesem Verfahren
wird das poröse
Substrat 502 auf eine dünnere
Form zusammengepreßt.
Gleichzeitig wird auch die leitfähige
Paste 504 innerhalb der Durchkontaktlöcher 503 zusammengepreßt, und
ein in der leitfähigen
Paste 504 enthaltener Bindemittelbestandteil wird herausgedrückt, wodurch
die Haftung zwischen den leitfähigen
Bestandteilen und den Metallfolien 505 verstärkt wird.
Als Ergebnis wird das in der leitfähigen Paste 504 enthaltene
leitfähige
Material verdichtet, und auf diese Weise werden die Schichten elektrisch
miteinander verbunden. Danach werden ein hitzehärtbares Harz, das ein Bestandteil des
porösen
Substrats 502 ist, und die leitfähige Paste 504 ausgehärtet. Schließlich werden,
wie in 8(e) dargestellt, die Metallfolien 505 selektiv
in einer vorgegebenen Struktur geätzt, wodurch eine doppelseitige
Leiterplatte fertiggestellt wird.
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Wenn
jedoch in der obenerwähnten
Konfiguration und dem Herstellungsverfahren feine Durchkontaktlöcher 503 ausgebildet
werden, nimmt der Anfangsverbindungswiderstand zu und schwankt stark.
Ferner schwankt der Verbindungswiderstand in Abhängigkeit von Zuverlässigkeitstests,
wie z. B. einem Temperaturwechselbeanspruchungstest oder einem Dampfdrucktest,
was ein Problem darstellt. Das Problem wird durch das Seitenverhältnis bzw. Schachtverhältnis verursacht,
d. h. das Verhältnis des
Durchmessers der Durchkontaktlöcher 503 zur Dicke
des porösen
Substrats 502, das gegen 1 geht, wenn die auszubildenden
Durchkontaktlöcher 503 sehr
fein sind, und daher kann die zur Stabilisierung der elektrischen
Verbindung erforderliche Kompressibilität nicht erreicht werden.
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Wenn
der Durchmesser der Durchkontaktlöcher verringert wird, kann
beim Abziehen der Trennfilme 501 der Einfluß des Trennfilms
an den Enden der Durchkontaktlöcher
nicht ignoriert werden. Beim Abziehen der Trennfilme wird die leitfähige Paste 504 durch
die Trennfilme entfernt, wodurch verhindert wird, daß die Durchkontaktlöcher mit
der leitfähigen Paste
gefüllt
sind, was ein weiteres Problem darstellt.
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Unter
Berücksichtigung
der obenerwähnten Probleme
bezweckt die vorliegende Erfindung die Bereitstellung einer Leiterplatte,
die es ermöglicht, unter
Verwendung eines leitfähigen
Materials, wie z. B. einer leitfähigen
Paste, feine Durch kontaktlöcher mit
hoher Zuverlässigkeit
herzustellen, sowie eines Verfahrens zu ihrer Herstellung.
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Um
die obenerwähnten
Probleme zu lösen, werden
in einer erfindungsgemäßen Leiterplatte,
wie in Anspruch 1 definiert, in Dickenrichtung eines elektrisch
isolierenden Substrats ausgebildete Durchkontaktlöcher mit
einem Leiter gefüllt,
und Verdrahtungsschichten, die auf beiden Oberflächen des elektrisch isolierenden
Substrats in einer vorgegebenen Struktur ausgebildet sind, werden
durch den Leiter elektrisch verbunden. Die Leiterplatte ist dadurch
gekennzeichnet, daß auf
beiden Oberflächen
des elektrisch isolierenden Substrats Klebstoffschichten ausgebildet
sind und mindestens eine Verdrahtungsschicht in eine der Klebstoffschichten
eingebettet wird. In einer derartigen Konfiguration wird der Leiter innerhalb
der Durchkontaktlöcher
ausreichend zusammengepreßt,
und daher können
feine Durchkontaktlöcher
mit hoher Zuverlässigkeit
ausgebildet werden. Das heißt,
da mindestens eine Verdrahtungsschicht in eine der Klebstoffschichten
eingebettet wird, wird der Leiter innerhalb der Durchkontaktlöcher ausreichend
zusammengepreßt.
Als Ergebnis wird ein leitfähiger
Bestandteil des Leiters verdichtet, wodurch eine Durchkontaktverbindung
mit niedrigem Anfangsverbindungswiderstand und hoher Zuverlässigkeit
ermöglicht
wird.
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Die
Verwendung einer Paste als Leiter wird bevorzugt, da beim Zusammenpressen
der leitfähigen
Paste innerhalb der Durchkontaktlöcher ein in der leitfähigen Paste
enthaltener Harzbestandteil aus den Durchkontaktlöchern herausgedrückt und
der in der leitfähigen
Paste enthaltene leitfähige
Bestandteil verdichtet wird, wodurch man leichter eine Durchkontaktverbindung
mit niedrigem Anfangsverbindungswiderstand und hoher Zuverlässigkeit
erhält.
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Wenn
die Durchkontaktlöcher
in der obersten Schicht mit einer Verdrahtungsschicht abgedeckt werden,
liegt die Leiterfüllung
der Durchkontaktlöcher
nicht frei. Folglich ist es effektiv, solche Durchkontaktlöcher für die oberste
Schicht eines Substrats bereitzustellen.
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Wenn
die Verdrahtungsschichten so ausgebildet werden, daß ein Teil
der entsprechenden Durchkontaktlöcher
freiliegt, und solche Verdrahtungsschichten als innere Schichten
verwendet werden, kann man lötaugenlose
Durchkontaktlöcher
erhalten, die durch einen Draht mit kleinerem Durchmesser als dem
der Durchkontaktlöcher
zusammengepreßt
werden. Auf diese Weise kann eine noch kleinere Verdrahtung ausgebildet
werden.
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Wenn
zumindest die den Durchkontaktlöchern
gegenüberliegende
Oberfläche
jeder Verdrahtungsschicht aufgerauht wird, vergrößert sich die Kontaktfläche zwischen
der Verdrahtungsschicht und dem Leiter, und das Haftvermögen zwischen
der Verdrahtungsschicht und der Klebstoffschicht nimmt gleichfalls
zu. Daher bewirkt das Verfahren eine weitere Verbesserung der Zuverlässigkeit
von feinen Durchkontaktlöchern.
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Ein
Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte gemäß der vorliegenden Erfindung
ist in Anspruch 9 definiert. Das Verfahren ermöglicht, eine Leiterplatte mit
feinen Durchkontaktlöchern
mit hoher Zuverlässigkeit
der Verbindung mit einer sehr feinen Verdrahtungsschicht nach einem
so einfachen Verfahren bereitzustellen, daß die strukturierte Verdrahtungsschicht
durch den laminierten Träger
unterstützt wird,
der nach dem Preßvorgang
entfernt wird.
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1(a)-(h) zeigen Schnittansichten, die Schritte
in einem Verfahren zur Herstellung einer doppelseitigen Leiterplatte
darstellen.
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2(a)-(d) zeigen Schnittansichten, die Schritte
in einem Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines Trägers darstellen,
auf dem eine erfindungsgemäße Verdrahtungsschicht
ausgebildet worden ist.
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3(a)-(d) zeigen Schnittansichten, die Schritte
in einem Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen doppelseitigen
Leiterplatte darstellen.
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4(a)-(e) zeigen Schnittansichten, die Schritte
in einem Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Mehrschichtleiterplatte
darstellen.
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5(a)-(d) zeigen Schnittansichten, die Schritte
in einem anderen Beispiel des Verfahrens zur Herstellung eines Trägers darstellen,
auf dem eine erfindungsgemäße Verdrahtungsschicht
ausgebildet worden ist.
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6(a)-(e) zeigen Schnittansichten, die Schritte
in einem weiteren Beispiel des Verfahrens zur Herstellung eines
Trägers
darstellen, auf dem eine erfindungsgemäße Verdrahtungsschicht ausgebildet
worden ist.
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7(a)-(c) zeigen Schnittansichten, die Schritte
in einem Verfahren zur Herstellung einer Mehrschichtleiterplatte
in einem vierten Beispiel der vorliegenden Erfindung darstellen.
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8(a)-(e) zeigen Schnittansichten, die Schritte
in einem Verfahren zur Herstellung einer herkömmlichen Mehrschichtleiterplatte
(eines ALIIVH-Substrats) darstellen.
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BEISPIELE
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Nachstehend
werden Beispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf
die Zeichnungen erläutert.
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Erstes Beispiel
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1(a)-(e) zeigen Schnittansichten, die Schritte
in einem Verfahren zur Herstellung einer doppelseitigen Leiterplatte
nach einem ersten Beispiel der vorliegenden Erfindung darstellen.
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Wie
in 1(a) dargestellt, wurde ein elektrisch
isolierendes Substrat 102 mit Klebstoffschichten 101 hergestellt,
die auf seinen beiden Oberflächen
ausgebildet waren.
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Als
elektrisch isolierendes Substrat 102 wird ein Substrat
mit hervorragender Formbeständigkeit und
hoher Hitzebeständigkeit
eingesetzt. Filme dieser Art sind unter anderem ein Polyimidfilm,
ein Aramidfilm und dergleichen. Polyimidfilme sind unter anderem "KAPTON" (Warenzeichen von
Du Pont-Toray Co., Ltd.), "UPILEX" (Warenzeichen von
Ube Industries, Ltd.) und "APICAL" (Warenzeichen von
KANEKA CORPORATION). Solche Polyimidfilme sind je nach ihrer Qualität durch
eine niedrige Wasseraufnahme charakterisiert. Aramidfilme sind unter
anderem "ARAMICA" (Warenzeichen von
ASAHI CHEMICAL INDUSTRY CO., LTD.) und "MICTRON" (Warenzeichen von TORAY INDUSTRIES,
INC.). Solche Aramidfilme sind im Vergleich zu den Polyimidfilmen durch
höhere
Steifigkeit und eine schwierige Dehnung charakterisiert.
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Als
Klebstoffschichten 101 wurden ein Epoxidklebstoff oder
ein Imidklebstoff als Beispiel eines hitzehärtbaren Harzes und ein Siliconklebstoff
mit hohem Hitzebeständigkeitsgrad
als Beispiel eines thermoplastischen Klebstoffs verwendet. Ein hitzehärtbares
Harz wird vorzugsweise in halb ausgehärtetem Zustand hergestellt,
um sicherzustellen, daß eine Verdrahtungsschicht
darin eingebettet werden kann.
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In
einem vorliegenden Beispiel wurden ein "ARAMICA"-Film
mit einer Dicke von 12 μm
als elektrisch isolierendes Substrat 102 und ein mit Kautschuk
modifiziertes Epoxidharz als Klebstoffschichten 101 eingesetzt.
Das Epoxidharz wurde mit Kautschuk modifiziert, um sich gut an das
Filmsubstrat anzuschmiegen. Das Epoxidharz wurde auf das Substrat 102 aufgebracht
und wurde dann getrocknet, um es in einen halb ausgehärteten Zustand
zu bringen und sicherzustellen, daß eine Struktur darin eingebettet
werden konnte. Jede Klebstoffschicht hatte eine Dicke von 5 μm.
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Wie
in 1(b) dargestellt, wurden Trennfilme 103,
wie z. B. Polyesterfilme, auf beide Klebstoffschichten 101 auflaminiert,
die bei etwa 80°C
auf dem Substrat 102 ausgebildet wurden. Infolgedessen
wurden die Oberflächen
der Klebstoffschichten 101 leicht geschmolzen, wodurch
die Trennfilme 103 an den Klebstoffschichten 101 anhaften
konnten. Im vorliegenden Beispiel wurden Polyethylenterephthalat-(PET-)Filme
mit einer Dicke von 16 μm
als Trennfilme 103 verwendet. Die Gesamtdicke einschließlich der
Trennfilme betrug in diesem Stadium 54 μm.
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Dann
wurden, wie in 1(c) dargestellt, in dem
Substrat 102, das mit den Trennfilmen 103 versehen
war, durch einen Laser Durchkontaktlöcher 104 ausgebildet.
Als Laser wurde ein kurzwelliger Laser eingesetzt, wie z. B. ein
Excimerlaser mit einer Wellenlänge
von 307 nm oder ein YAG THG-Laser (mit Erzeugung der dritten Harmonischen)
mit einer Wellenlänge
von 355 nm. Die Durchkontaktlöcher 104 mit
einem Durchmesser von etwa 50 μm
wurden durch den kurzwelligen Laser ausgebildet.
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Wie
in 1(d) dargestellt, wurden die Durchkontaktlöcher 104 mit
einer leitfähigen
Paste 105 gefüllt,
indem die leitfähige
Paste 105 mit Hilfe einer Siebdruckmaschine direkt von
der Oberseite eines Trennfilms 103 her aufgedruckt wurde.
In diesem Fall ermöglichte
eine Vakuumadsorption von der Seite gegenüber der bedruckten Fläche durch
ein poröses
Blatt hindurch, wie z. B. Japanpapier, die Absorption eines in der
leitfähigen
Paste 105 enthaltenen Harzbestandteils innerhalb der Durchkontaktlöcher 104,
wodurch der Anteil des leitfähigen
Bestandteils erhöht
wurde. Als Ergebnis wurden die Durchkontaktlöcher 104 mit der leitfähigen Paste
gefüllt,
die den dichteren leitfähigen
Bestandteil enthielt. Außerdem diente
der Trennfilm 103 als Druckmaske und Verunreinigungsschutz
für die
Oberfläche
der Klebstoffschicht 101. In diesem Fall betrugen der Lochdurchmesser
und die Gesamtdicke 50 μm
bzw. 54 μm,
und daher war das Schachtverhältnis
höchstens
gleich eins. Die Durchkontaktlöcher 104 könnten jedoch durch
das oben erwähnte
Verfahren mit der leitfähigen
Paste gefüllt
werden, wenn das Schachtverhältnis
nicht kleiner als etwa 0,3 ist, d. h. wenn der Lochdurchmesser nicht
kleiner als etwa 20 μm
ist.
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Wie
in 1(e) dargestellt, wurden die Trennfilme 103 von
den beiden Oberflächen
abgezogen. In diesem Fall konnte wegen der feinen Durchkontaktlöcher 104 mit
einem Durchmesser von 50 μm der
Einfluß an
den Enden nicht ignoriert werden. Infolgedessen wurde die leitfähige Paste
innerhalb der Durchkontaktlöcher 104 in
den Trennfilmen 103 zusammen mit den Trennfilmen 103 entfernt.
Die leitfähige
Paste 105 blieb in den Durchkontaktlöchern 104 in unterschiedlichen
Zuständen
zurück.
Die leitfähige Paste 105 wies
jedoch keine Aushöhlung
unterhalb der Oberfläche
der Klebstoffschichten 101 auf. Selbst im schlimmsten Fall
waren die Klebstoffschichten 101 lediglich verschlissen
(d. h. die oberen und die unteren Flächen der leitfähigen Paste 105 waren
im wesentlichen auf gleicher Höhe
wie die entsprechenden Oberflächen
der Klebstoffschichten 101). Eine solche Abtragung der
leitfähigen
Paste durch die Trennfilme 103 wurde als signifikant befunden,
wenn der Lochdurchmesser auf 100 μm
oder weniger verringert wurde.
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Wie
in 1(f) dargestellt, wurden Aluminiumfolieträger 106 mit
Verdrahtungsschichten 107, die man erhielt, indem Kupferfolien
in eine vorgegebene Form gebracht wurden, von beiden Seiten dem Substrat 102 überlagert,
wobei zumindest die Verdrahtungsschichten 107 direkt über den
Durchkontaktlöchern 104 angeordnet
wurden, die mit der leitfähigen
Paste 105 gefüllt
waren, die dann erhitzt und durch eine Vakuumpresse unter Druck
gesetzt wurden.
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Durch
die Hitze- und Druckeinwirkung konnten die Klebstoffschichten 101 fließen, und
auf diese Weise wurden die Verdrahtungsschichten 107 in
die Klebstoffschichten 101 eingebettet, wie in 1(g) dargestellt. Indem die Verdrahtungsschichten 107 auf
diese Weise in die Klebstoffschichten 101 eingebettet wurden,
wurde die leitfähige
Paste 105 innerhalb der Durchkontaktlöcher 104 zusammengepreßt, und
der in der leitfähigen
Paste 105 enthaltene Harzbestandteil floß in die
Klebstoffschichten 101 aus. Der in der leitfähigen Paste 105 enthaltene
Harzbestandteil wurde verdichtet, wodurch die auf beiden Seiten
des Substrats 102 angeordneten Verdrahtungsschichten 107 miteinander
verbunden wurden. Danach wurden die Klebstoffschichten 101 und
die leitfähige
Paste 105 ausgehärtet.
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Als
letzter Schritt wurden die Träger 106 entfernt,
während
die in den Klebstoffschichten 101 eingebetteten Verdrahtungsschichten 107 zurückgelassen
wurden, wie in 1(h) dargestellt, wodurch eine
doppelseitige Leiterplatte fertiggestellt wurde. Im vorliegenden
Beispiel wurden Aluminiumfolien für die Träger 106 und Kupferfolien
für die
Verdrahtungsschichten 107 verwendet. Die Träger 106 wurden entfernt,
indem die Aluminiumfolien durch selektives Ätzen der Aluminiumfolien und
der Kupferfolien geschmolzen wurden. Da die Träger 106 durch Schmelzen
der Aluminiumfolien entfernt wurden, wurde die doppelseitige Leiterplatte
nicht beansprucht und daher nicht zerbrochen. Außerdem wurden die Träger 106 in
einer einzigen Fertigungsstraße
entfernt, wodurch die Produktivität verbessert wurde. Als Ätzmittel
für das
selektive Ätzen
kann Ammoniumpersulfat oder dergleichen verwendet werden. Das gleiche Verfahren
wurde zur Ausbildung der Verdrahtungsschichten 107 in einer
vorgegebenen Struktur angewandt. Verbundmaterialien aus Aluminiumfolie
und Kupferfolie sind unter anderem beispielsweise eine Kupferfolie
mit einem Aluminiumträger,
UTC-Folie, hergestellt
von Mitsui Mining & Smelting
Co., Ltd. Das Verbundmaterial ermöglicht die Ausbildung feiner
Strukturen, da die Kupferfolie dünn
ist und eine Dicke von 5 μm
oder 9 μm
aufweist.
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Das
gleiche Verbundmaterial erhielt man, indem eine Resiststruktur auf
einer Aluminiumfolie vorgeformt, mit saurem Zinkat behandelt und
dann elektrolytisch mit Kupfer beschichtet wurde. Bei dem elektrolytischen
Beschichtungs- bzw. Elektroplattierungsverfahren erhielt man ein
Verbundmaterial mit dicker Kupferfolie und feiner Struktur. Bei
diesem Verfahren wurde experimentell ein Verbundmaterial mit einem
Linienabstand von 10 μm,
einer Linienbreite von 10 μm
und einer Kupferfolie mit einer Dicke von 15 μm hergestellt.
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Die
im vorliegenden Beispiel verwendete Kupferfolie hatte eine Dicke
von 9 μm.
Jede Klebstoffschicht 101 hatte eine Dicke von 5 μm, die dünner als
die Kupferfolie festgesetzt wurde. Eine "ARAMICA"-Folie mit einer Dicke von 12 μm wurde als Substrat 102 verwendet,
und Epoxidklebstoffschichten mit einer Dicke von 5 μm wurden
als die Klebstoffschichten 101 verwendet. Daher hatte die
leitfähige Paste 105 eine
Dicke von 22 μm,
bevor die Verdrahtungsschichten 107 eingebettet wurden.
Kupferfolien mit einer Dicke von 9 μm wurden in die leitfähigen Schichten 101 als
Verdrahtungsschichten 107 eingebettet, wodurch man eine
Kompressibilität
von 18/22 = etwa 82% erhielt. Tatsächlich steht die leitfähige Paste
mit einer maximalen Dicke gleich derjenigen der Trennfilme 103 aus
den Oberflächen
der Klebstoffschichten 101 hervor. Folglich wurde die der
Dicke entsprechende Kompressibilität hinzugefügt und daher weiter erhöht. Das
Volumenverhältnis
des Harzbestandteils und des leitfähigen Bestandteils in der leitfähigen Paste 105 wurde
in Anbetracht der Druckqualität
auf etwa 50% festgesetzt. Daher wurde der Harzbestandteil in der
leitfähigen
Paste 105 innerhalb der Durchkontaktlöcher 104 zum größten Teil in
die Klebstoffschichten herausgepreßt, und der leitfähige Bestandteil
wurde innerhalb der Durchkontaktlöcher 104 verdichtet,
wodurch man Durchkontaktlöcher
mit niedrigem Widerstand und hoher Zuverlässigkeit erhielt. Nach Experimenten
konnte eine elektrische Verbindung mit niedrigem Widerstand erzielt und
daher die Zuverlässigkeit
der Verbindung verbessert werden, wenn die Volumenkompressibilität mindestens
20% betrug. Ferner wurde die Dicke der Klebstoffschichten 101 so
festgesetzt, daß sie
im wesentlichen gleich oder dünner
war als diejenige der Verdrahtungsschichten 107. Daher
wurde beim Einpressen der Verdrahtungsschichten 107 in
die Klebstoffschichten 101 der Durchmesser der Durchkontaktlöcher 104 in
den Klebstoff schichten 101 nicht vergrößert, wodurch verhindert wird,
daß die
Kompressionskraft in horizontaler Richtung verloren geht. Als Ergebnis
wurde die leitfähige
Paste 105 zusammengepreßt. Zu diesem Zeitpunkt war
die Größe des Substrats 102 kaum
verändert.
Infolgedessen wirkte der größte Teil
des Drucks, der von der Presse auf das Innere der Durchkontaktlöcher ausgeübt wurde, in
vertikaler Richtung, wodurch die leitfähige Paste 105 komprimiert
wurde.
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Eine
Oberfläche
jeder als Verdrahtungsschichten 107 verwendeten Kupferfolie,
die mit der leitfähigen
Paste 105 in Kontakt gebracht werden sollte, wurde aufgerauht.
Daher nahm das Haftvermögen
zwischen den Klebstoffschichten 101 und den Kupferfolien
zu, wodurch die Ablösefestigkeit
verbessert wurde. Ferner vergrößerte sich
auch die Kontaktfläche
zwischen den Kupferfolien und der leitfähigen Paste 105, wodurch
die Zuverlässigkeit
der Verbindung verbessert wurde.
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In
dem oben erwähnten
Beispiel wurden die Klebstoffschichten 101 auf beide Oberflächen des Substrats 102 aufgebracht.
Auf jede Oberfläche
des Substrats 102 kann jedoch ein Trennfilm 103 auflaminiert
werden, der mit einer Klebstoffschicht 101 versehen ist.
Bei einem derartigen Fertigungsverfahren wird die Klebstoffschicht 101 auf
eine Oberfläche
des Trennfilms 103 aufgebracht und kann dann zu einem halb
ausgehärteten
Zustand getrocknet werden. Daher wurden die Klebstoffschichten 101 auf
beiden Oberflächen
des Substrats 102 auf einfachere Weise ausgebildet als
durch die Schritte, in denen die Klebstoffschichten 101 gleichzeitig
auf beide Oberflächen des
Substrats 102 aufgebracht und zu einem halb ausgehärteten Zustand
getrocknet wurden.
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Ferner
veranschaulicht 1 die oben erwähnte Konfiguration,
in der die Verdrahtungsschichten 107 die Durchkontaktlöcher 104 abdecken.
Die Verdrahtungsschichten 107 brau chen jedoch nicht die
Durchkontaktlöcher 104 vollständig zu
bedecken. Die Verdrahtungsschichten 107 können einen
Teil der entsprechenden Durchkontaktlöcher bedecken, da die Verdrahtungsschichten 107 nur
so eingebettet zu werden brauchen, daß innerhalb der Durchkontaktlöcher eine
vorgegebene Kompressibilität
zwischen den Verdrahtungsschichten erreicht wird. Mit anderen Worten,
ein Teil der entsprechenden Durchkontaktlöcher kann freiliegen, solange
die Verdrahtungsschichten so auf und unterhalb der leitfähigen Paste
angeordnet sind, daß die
leitfähige
Paste innerhalb der Durchkontaktlöcher zusammengepreßt wird.
Im vorliegenden Beispiel wurden beispielsweise bei Verwendung von
Durchkontaktlöchern
mit einem Durchmesser von 50 μm
und einer Verdrahtung mit einer Breite von 30 μm die leitfähigen Pasten komprimiert, wodurch
die Verdrahtungsschichten elektrisch miteinander verbunden wurden.
Eine solche Konfiguration erfordert kein sogenanntes Lötauge, wodurch eine
noch feinere Verdrahtung ausgebildet wird. Die oben erwähnte Konfiguration
ist besonders wirkungsvoll, wenn sie auf innere Schichten einer
Mehrschichtleiterplatte angewandt wird.
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Im
oben erwähnten
Beispiel wurde ein äußerst hitzebeständiger Film
als Substrat 102 eingesetzt, und ein hitzehärtbares
Harz oder ein thermoplastisches Harz wurde als Klebstoffschichten 101 verwendet.
Die gleiche Konfiguration kann man jedoch auch mittels Austausch
durch ein Glas-Epoxid-Prepreg
erzielen. Das heißt,
ein Verbundmaterial aus Glasfasergewebe und einem halb ausgehärteten hitzehärtbaren
Harz kann als elektrisch isolierendes Substrat verwendet werden,
und hitzehärtbare
Harzschichten, die aus dem gleichen hitzehärtbaren Harz bestehen wie das
Harz, mit dem das elektrisch isolierende Substrat imprägniert ist,
können
als Klebstoffschichten verwendet werden. Das Glas-Epoxid-Prepreg
erfordert nicht die zusätzliche
Ausbildung der Klebstoffschichten. Wenn das Glasfasergewebe mit dem
hitzehärtbaren
Harz imprägniert
wird, werden auf den oberen und unteren Flächen des Glasfasergewebes spontan
Schichten aus hitzehärtbarem Harz
gebildet. Daher kann die vorliegende Erfindung einfacher ausgeführt werden.
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Ein
Beispiel eines Verfahrens zur Fertigung der Träger 106, die mit den
im oben erwähnten
Beispiel verwendeten Verdrahtungsschichten 107 versehen
sind, wird nachstehend unter Bezugnahme auf 2(a)-(d)
erläutert.
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Wie
in 2(a) dargestellt, wurde eine Kupferfolie
mit einem Aluminiumträger
vorbereitet, UTC-Folie, hergestellt von Mitsui Mining & Smelting Co.,
Ltd., in der eine aus Kupfer bestehende Metallschicht 110,
die zur Ausbildung einer Verdrahtungsschicht verwendet wurde, auf
eine Oberfläche
eines Trägers 106 aus
Aluminium auflaminiert wurde. Ein solches Verbundmaterial kann auch
durch Elektroplattieren, Abscheidung oder Verkleben von Kupfer mit
einer Aluminiumfolie ausgebildet werden. In diesem Fall ist mit
Rücksicht
auf das Entfernen (Entfernen durch Ätzen) des Trägers 106 durch
Schmelzen in einem späteren
Prozeß ein
dünner
Träger 106 mit einer
Dicke von etwa 1 mm oder weniger vorzuziehen. Ein zu dünner Träger 106 erschwert
jedoch im Gegenteil die Handhabung. Daher ist es vorzuziehen, daß der Träger 106 eine
Dicke von mindestens 5 μm
aufweist. Der im vorliegenden Beispiel verwendete Träger 106 hatte
eine Dicke von etwa 50 μm. Wichtig
ist, daß der
Träger 106 dünn ist,
damit er durch Ätzen
leicht entfernt wird. Selbst wenn jedoch der Träger 106 eine Dicke
von etwa 50 μm
aufweist, wird er je nach Handhabungsweise oft zerknittert oder
gefaltet.
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Im
vorliegenden Beispiel wurde zum Zweck der einfachen Handhabung der
Träger 106 verstärkt, indem
auf die Oberfläche
des Trägers 106,
auf der keine Metallschicht 110 ausgebildet worden war,
mit einem Klebstoff 114 ein Substrat 113 aufgeklebt
wurde, wie in 2(b) dargestellt. Das
Substrat 113 wurde aus einer Polyethylenterephthalat-(PET-)Folie
mit geeigneter Festigkeit und relativ hoher Säurebeständigkeit und Alkalibeständigkeit
geformt. Als Klebstoff 114 wurde ein Klebstoff verwendet,
dessen Haftvermögen
bei einer vorgegebenen Temperatur oder darüber wesentlich vermindert oder
vernichtet wurde. Der Klebstoff 114 in der vorliegenden
Erfindung enthält
einen Schaumbildner, der bei oder oberhalb einer vorgegebenen Temperatur
aufschäumt.
Als Substrat 113, auf dem der Klebstoff 114 haftet,
ist z. B. "Thermal
Release Sheet 'REVALPHA "' (Warenzeichen der NITTO DENKO CORPORATION)
im Handel erhältlich.
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Als
nächster
Schritt wurde die Metallschicht 110 durch Photoätzen bearbeitet,
um eine Verdrahtungsschicht 107 aus Kupfer mit einer vorgegebenen Struktur
auszubilden (2(c)). In diesem Fall
wurde flüssiger
Resist als Fotolack für
das Photoätzen
verwendet. Es kann auch ein Filmresist benutzt werden, aber der
flüssige
Resist ermöglicht
die Ausbildung einer feineren Struktur. Ferner wurden für das Aluminium,
das den Träger 106 bildet,
und für
das Kupfer der Metallschicht 110 unterschiedliche Ätzmittel
zur Ausbildung der Verdrahtungsschicht 107 benutzt. Daher ermöglichte
die Auswahl geeigneter Ätzmittel
für entsprechende
Metallwerkstoffe ein selektives Ätzen
jedes Metalls. Da in diesem Fall ein normalerweise verwendetes Kupferchlorid-
oder Kupfersulfat-Ätzmittel nicht
nur Kupfer, sondern auch Aluminium ätzt, wurde ein Natriumpersulfat-
oder Ammoniumpersulfat-Ätzmittel,
das Aluminium nicht ätzt,
als das Ätzmittel ausgewählt, das
für die
Ausbildung der Struktur unter Verwendung von Kupfer eingesetzt wurde,
wodurch nur das Kupfer selektiv geätzt wurde. Infolgedessen wurde
auch dann, wenn beim Ätzen
für die
Strukturausbildung das Kupfer überätzt wurde,
das Aluminium des Trägers 106 nicht
geätzt.
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Andererseits
kann Aluminium leicht durch eine Salzsäurelösung (zum Beispiel mit einem
Verhältnis
Salzsäure:Wasser
= 1:1) geätzt
werden, aber das Kupfer der Verdrahtungsschicht 107 wird
durch diese Lösung
nicht geätzt.
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Nach
der Strukturerzeugung kann die Kupferoberfläche behandelt werden, beispielsweise
um sie aufzurauhen.
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Beim
Entfernen des Resists nach dem Ätzen unerwünschter
Flächen
der aus Kupfer bestehenden Metallschicht 110 wird im allgemeinen
eine alkalische Natriumcarbonatlösung
zum Entfernen des Filmresists benutzt, und eine alkalische Natriumhydroxidlösung oder
dergleichen wird zum Entfernen des flüssigen Resists benutzt. Durch
diese Lösungen
wird das Aluminium des Trägers 106 angeätzt. Da
jedoch das Substrat 113, das Säurebeständigkeit und Alkalibeständigkeit
aufweist, mit dem Klebstoff 114 an den Träger 106 angeklebt
ist, wird der Träger 106 nicht geätzt.
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Danach
wurde er mindestens auf die Temperatur erhitzt, bei welcher der
in dem Klebstoff 114 enthaltene Schaumbildner aufschäumte. Infolgedessen schäumte der
Schaumbildner auf, und daher verlor der Klebstoff 114 sein
Haftvermögen.
Als Ergebnis ließ sich
das Substrat 113 leicht ablösen, wodurch man den aus Aluminium
bestehenden Träger 106 erhielt,
auf dem die aus Kupfer bestehende Verdrahtungsschicht 107 in
einer gewünschten
Struktur ausgebildet worden war (2(d)).
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In
dem obigen Verfahren kann die Erwärmungstemperatur in Abhängigkeit
vom Schaumbildner aus einem Bereich von 90°C-180°C
ausgewählt werden.
Eine geeignete Temperatur ist jedoch etwa 150°C, da der Schaumbildner in einem
Ausheizschritt des Fotoresists 150°C voll widerstehen kann und
die Temperatur von etwa 150°C
verhindert, daß sich
das Aluminium des Trägers 106 und
das Kupfer der Verdrahtungsschichten 107 durch thermische Oxidation
zersetzen, die durch die Schaumbildungstemperatur verursacht wird.
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In
dem obigen Beispiel wurde eine PET-Folie als Substrat 113 verwendet.
Es können
jedoch auch andere organische Materialien, Glas oder Edelstahl verwendet
werden, solange sie eine geeignete Festigkeit und relativ hohe Säurebeständigkeit
und Alkalibeständigkeit
aufweisen.
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Zweites Beispiel
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Nachstehend
wird unter Bezugnahme auf 3(a)-(d)
ein Verfahren zur Herstellung einer doppelseitigen Leiterplatte
gemäß einem
zweiten Beispiel der vorliegenden Erfindung erläutert.
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Wie
in 3(a) dargestellt, wurden in einem elektrisch
isolierenden Substrat 202, auf dessen beiden Oberflächen Klebstoffschichten 201 ausgebildet waren,
Durchkontaktlöcher 204 angebracht
und wie im ersten Beispiel mit einer leitfähigen Paste 205 gefüllt. Dann
wurde, wie in 3(b) dargestellt, von
einer Seite des Substrats 202 ein Träger 206 überlagert,
der mit einer Verdrahtungsschicht 207 versehen war, die
in vorgegebener Form ausgebildet wurde, so daß die Verdrahtungsschicht 207 zumindest
direkt über
den Durchkontaktlöchern 204 angeordnet
war, die mit der leitfähigen
Paste 205 gefüllt
waren, und von der anderen Seite wurde eine Kupferfolie 208 überlagert,
die dann erhitzt und durch eine Vakuumpresse mit Druck beaufschlagt
wurde. Durch die Hitze- und Druckeinwirkung konnten die Klebstoffschichten 201 fließen, und
auf diese Weise wurde die Verdrahtungsschicht 207 in die
Klebstoffschicht 201 eingebettet, auf die der Träger 206 aufgelegt
worden war, wie in 3(c) dargestellt.
Indem die Verdrahtungsschicht 207 auf diese Weise in die
Klebstoffschicht 201 eingebettet wurde, wurde das Substrat 202 verformt.
Die leitfähige
Paste 205 innerhalb der Durchkontaktlöcher 204 wurde zusammengepreßt, und
ein in der leitfähigen
Paste 205 enthaltener Harzbestandteil floß in die
Klebstoffschichten 201 aus. Daher wurde der in der leitfähigen Paste 205 enthaltene
Harzbestandteil verdichtet, wodurch die auf einer Seite angeordnete
Verdrahtungsschicht 207 und die Kupferfolie 208 auf
der anderen Seite des Substrats 202 elektrisch verbunden
wurden. Danach wurden die Klebstoffschichten 201 und die
leitfähige Paste 205 ausgehärtet. Als
letzter Schritt wurde der Träger 206 entfernt,
während
die Verdrahtungsschicht 207 in der Klebstoffschicht 201 eingebettet zurückblieb,
wie in 3(d) dargestellt, wodurch eine
doppelseitige Leiterplatte fertiggestellt wurde. Das vorliegende
Beispiel unterscheidet sich von dem ersten Beispiel darin, daß die leitfähige Paste 205 von
einer Seite des Substrats 202 aus komprimiert wird.
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Im
vorliegenden Beispiel wird die Dicke einer Schicht, die als elektrisch
isolierendes Substrat 202 dient, auf 12 μm festgesetzt,
und die Dicke jeder Klebstoffschicht 201 wird wie im ersten
Beispiel auf 5 μm
festgesetzt. Entsprechend wird die Dicke der Verdrahtungsschicht 207 wie
im ersten Beispiel auf 9 μm festgesetzt.
Das heißt,
die Gesamtdicke der Klebstoffschichten und die Dicke der Verdrahtungsschicht 207 werden
so festgesetzt, daß sie
im wesentlichen gleich groß sind.
Dadurch kann das Substrat 202 beim Einpressen der Verdrahtungsschicht 207 in
die Klebstoffschicht 201 ausreichend verformt werden. Daher
wird der Durchmesser der Durchkontaktlöcher in den Klebstoffschichten 201 nicht
vergrößert, wodurch
die leitfähige
Paste 205 komprimiert wird. In diesem Beispiel erhält man eine Kompressibilität von 9/22
= etwa 41%. Tatsächlich
stand die leitfähige Paste
mit einer maximalen Dicke, die gleich derjenigen der Trennfilme
war, aus der Oberfläche
der Klebstoffschichten 201 hervor. Folglich wurde die der
Dicke entsprechende Kompressibilität addiert und wurde daher weiter
vergrößert. Das
Volumenverhältnis des
Harzbestandteils und des leitfähigen
Bestandteils in der leitfähigen
Paste 205 wurde in Anbetracht der Druckqualität auf etwa
50% festgesetzt. Daher wurde der Harzbestandteil in der leitfähigen Paste 205 innerhalb
der Durchkontaktlöcher 204 zum
größten Teil
in die Klebstoffschichten herausgedrückt, und der leitfähige Bestandteil
wurde innerhalb der Durchkontaktlöcher 204 verdichtet,
wodurch man Löcher mit
geringem Widerstand und hoher Zuverlässigkeit erhielt. Nach Experimenten
könnte
man bei einer Volumenkompressibilität von mindestens 20% eine elektrische
Verbindung mit niedrigem Widerstand erhalten und so die Zuverlässigkeit
der Verbindung verbessern.
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In
dem vorliegenden Beispiel war die Gesamtdicke der Klebstoffschichten 201 im
wesentlichen gleich der Dicke der Verdrahtungsschicht 207. Wenn
jedoch die Verdrahtungsschicht dicker als die Klebstoffschicht ist,
kann man eine noch bessere elektrische Verbindung erhalten. In diesem
Fall werden Klebstoffe zwischen Leitern in der Verdrahtungsschicht
aufgenommen. Wenn daher die Verdrahtungsschicht zu dick ist, können die
Abschnitte zwischen den Leitern nicht gefüllt werden. Außerdem wird
eine Vergrößerung des
Verformungsvolumens des elektrisch isolierenden Substrats erwartet.
Das Verformungsvolumen variiert in Abhängigkeit von der Dichte der
Verdrahtungsschicht, d. h. vom Anteil des restlichen Kupfers.
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Wenn
als elektrisch isolierendes Substrat ein poröses Material verwendet wird,
in dem Zwischenräume
ausgebildet sind, die in der Lage sind, Bestandteile der auf beiden
Oberflächen
eines elektrisch isolierenden Substrats vorgesehenen Klebstoffschichten
aufzunehmen, können
daher, wenn die Klebstoffschichten durch Hitze- und Druckeinwirkung
fließen,
die Bestandteile der geschmolzenen Klebstoffschichten aufgenommen
werden. Daher kann das Verformungsvolumen des elektrisch isolierenden
Substrats eingeschränkt
werden. Auf diese Weise kann die Verbindungsstabilität erhöht werden. Ferner
werden Bestandteile der Klebstoffschicht unterhalb der Verdrahtungsschicht
zwischen Strukturen der Verdrahtungsschicht aufgenommen. Es ist
daher denkbar, daß die
Menge der zwischen den Strukturen aufzunehmenden Bestandteile in
Abhängigkeit
von der Strukturanordnung variiert. Da jedoch das elektrisch isolierende
Substrat mit Zwischenräumen
versehen ist, welche die Bestandteile der Klebstoffschichten aufnehmen
können,
die auf beiden Oberflächen
des elektrisch isolierenden Substrats vorgesehen sind, kann die
Schwankung der aufzunehmenden Menge der Bestandteile auf ein Minimum
beschränkt
werden.
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Wenn
ferner als elektrisch isolierendes Substrat ein poröses Material
mit feinen Poren verwendet wird, durch welche die Bestandteile der
auf beiden Seiten des elektrisch isolierenden Substrats vorgesehenen
Klebstoffschichten hindurchtreten können, dann können sich,
wenn die Klebstoffschichten durch Hitze- und Druckeinwirkung fließen, die
Bestandteile der geschmolzenen Klebstoffschichten in dem elektrisch
isolierenden Substrat aufwärts
und abwärts
bewegen. Daher ist ein derartiges elektrisch isolierendes Substrat
effektiver. Es sind beliebige feine Poren akzeptierbar, solange
die Poren so klein sind, daß die leitfähigen Bestandteile
in der leitfähigen
Paste nicht ausfließen.
Wenn der leitfähige
Bestandteil z. B. Kupferpulver mit einem (Teilchen-)Durchmesser
von 10 μm
ist, dann sind feine Poren mit einem Durchmesser von etwa 5 μm akzeptierbar.
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Drittes Beispiel
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Nachstehend
wird unter Bezugnahme auf 4(a)-(e)
ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrschichtleiterplatte gemäß einem
dritten Beispiel der vorliegenden Erfindung erläutert.
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Wie
in 4(a) dargestellt, wurde ebenso wie
im zweiten Beispiel eine doppelseitige Leiterplatte hergestellt.
Die Bezugszeichen 301 und 302 bezeichnen Klebstoffschichten
und ein elektrisch isolierendes Substrat. Ein Bezugszeichen 304 bezeichnet in
dem Substrat 302 angebrachte Durchkontaktlöcher. Die
Durchkontaktlöcher 304 werden
mit einer leitfähigen
Paste 305 gefüllt.
Die leitfähige
Paste 305 innerhalb der Durchkon taktlöcher 304 wird von
einer Seite her durch eine Verdrahtungsschicht 307 zusammengepreßt. Ein
Bezugszeichen 308 bezeichnet eine Kupferfolie. Auf der
Oberfläche
an der Seite der Verdrahtungsschicht 307 der wie oben erwähnt ausgebildeten
doppelseitigen Leiterplatte wurde ein elektrisch isolierendes Substrat 312,
das mit Klebstoffschichten 311 auf seinen beiden Oberflächen und
in vorgegebenen Positionen mit Durchkontaktlöchern 314 versehen
war, die mit einer leitfähigen Paste 315 gefüllt wurden,
zusammen mit einem Träger 316 mit
einer Verdrahtungsschicht 317 überlagert, die in einer vorgegebenen
Struktur ausgebildet war, wie in 4(b) dargestellt.
Dann wurde die Leiterplatte, wie in 4(c) dargestellt,
erhitzt und durch eine Vakuumpresse unter Druck gesetzt, wodurch
die Verdrahtungsschicht 307 und die Verdrahtungsschicht 317 elektrisch
verbunden wurden. Danach wurde, wie in 4(d),
der Träger 316 entfernt.
Die in 4(b)-4(d) dargestellten
Schritte wurden in einer vorgegebenen Anzahl wiederholt, um eine
vorgegebene Anzahl von Schichten zu laminieren. Dann wurde, wie
in 4(e) dargestellt, die Kupferfolie 308 in
einer vorgegebenen Form geätzt,
wodurch eine Mehrschichtleiterplatte fertiggestellt wurde.
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In
der Mehrschichtleiterplatte des vorliegenden Beispiels können Kontaktlöcher (zum
Beispiel Durchkontaktlöcher 314)
auf Kontaktlöchern
(z. B. Durchkontaktlöchern 304)
ausgebildet werden, wodurch die Verdrahtungsdichte erhöht wird.
Da ferner die Oberfläche,
von welcher der Träger 316 entfernt worden
ist, eben ist, führt
auch die Laminierung von vielen Schichten nicht zu einer Unebenheit
auf der Oberfläche,
wodurch eine große
Anzahl von Schichten laminiert werden können.
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Die
erfindungsgemäße Mehrschichtleiterplatte
weist eine glatte Oberfläche
auf und ist daher für
die Montage von Halbleiternacktchips brauchbar. Die Ebenheit der
tatsächlich
hergestellten Mehrschichtleiterplatte betrug in dem extrem ebenen
Bereich, wo die Halbleiternacktchips montiert werden sollten, ±5 μm in einem
Quadrat von 10 mm Seitenlänge.
Wenn Halbleiternacktchips mit der Chipkontaktseite nach unten montiert
wurden, war wegen der hervorragenden Ebenheit der Oberfläche un ter
den Chips die Montageausbeute gut, wodurch die Montagezuverlässigkeit
verbessert wurde.
-
Bei
dem Verfahren zur Herstellung einer Mehrschichtleiterplatte gemäß der vorliegenden
Erfindung werden die Schichten auf die Kupferfolie 308 auflaminiert.
Daher kann eine Größenänderung
nach der Laminierung eingeschränkt
werden. So kann eine Versetzung selbst in dem Fall unterdrückt werden,
wo eine große
Anzahl von Schichten laminiert wird, wodurch der Entwurf mit einer
präzisen
Entwurfsregel ermöglicht
wird.
-
Das
Verfahren zur Herstellung des Trägers 106 (oder 206, 316)
mit der Verdrahtungsschicht 107 (oder 207, 317)
in den oben erwähnten
ersten bis dritten Beispielen wurde unter Bezugnahme auf 2 erläutert, aber
es können
auch die folgenden Verfahren angewandt werden.
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Herstellungsverfahren
1
-
Wie
in 5(a) dargestellt, wurde unter Verwendung
einer in einem späteren
Schritt leicht durch Ätzen
entfernbaren Kupferfolie mit einer Dicke von etwa 18 μm als Träger 26 eine
Nickelschicht mit einer Dicke von etwa 3 μm ohne Defekt oder dergleichen durch
Plattieren, Abscheidung, Kleben oder dergleichen als Ätzstoppschicht 22 auf
der Kupferfolie 26 ausgebildet. Ferner wurde eine aus Kupfer
bestehende Metallschicht 21 als Verdrahtungsschichtmaterial durch
Plattieren, Abscheidung, Kleben oder dergleichen auf der Nickelschicht 22 ausgebildet.
In diesem Fall muß die
Metallschicht 21 eine Dicke aufweisen, die elektrischen
Eigenschaften als Verdrahtungsschicht entspricht, durch seitliches Ätzen oder
dergleichen in einem späteren Ätzschritt
nicht beeinflußt wird
und daher die Ausbildung einer Feinstruktur ermöglicht. In Anbetracht dessen
wurde die Metallschicht 21 bei dem vorliegenden Herstellungsverfahren
mit einer Dicke von etwa 10 μm
ausgebildet.
-
Als
nächster
Schritt wurde ebenso wie in dem in 2 dargestellten
Fall auf die Oberfläche des
Trägers 26,
die der Oberfläche
gegenüber
liegt, auf welche die Nickelschicht 22 und die Kupferschicht 21 auflaminiert
worden waren, ein aus einem PET-Film gebildetes Substrat 23 aufgeklebt,
wobei ein Klebstoff 24 verwendet wurde, der einen Schaumbildner
enthielt (5(b)).
-
Dann
wurde das Kupfer der Metallschicht 21 an der Oberseite
durch Photoätzen
bearbeitet, um eine Drahtschicht 27 mit der gewünschten
Struktur zu bilden (5(c)). Als Ätzmittel
wurde eine Ammoniumpersulfatlösung
verwendet. Da in diesem Fall das Nickel der Ätzstoppschicht 22 durch
die Ammoniumpersulfatlösung
nicht geätzt
wurde, wurde nur das Kupfer der Metallschicht 21 geätzt. Das
Kupfer des Trägers 26 war
durch das Substrat 23 von der Rückseite aus geschützt und
wurde daher überhaupt
nicht angegriffen.
-
Danach
wurde die Temperatur durch Erhitzen auf eine vorgegebene Temperatur
erhöht.
Dadurch schäumte
der Schaumbildner auf, und daher verlor der Klebstoff 24 sein
Haftvermögen.
Als Ergebnis ließen
sich das Substrat 23 und der Träger 26 an der Klebefläche leicht
voneinander trennen. Auf diese Weise erhielt man einen Schichtstoff,
in dem der Träger 26,
die Ätzstoppschicht 22 und
die aus Kupfer bestehende Verdrahtungsschicht 27 mit einer
gewünschten
Struktur nacheinander auf laminiert wurden (5(d)).
-
Das
bei dem vorliegenden Herstellungsverfahren erhaltene Schichtprodukt
wurde anstelle jedes Trägers 106 zusammen
mit der Verdrahtungsschicht 107 im ersten Beispiel verwendet
und wurde wie im ersten Beispiel erhitzt und unter Druck gesetzt.
Die Verdrahtungsschichten 27 wurden in die Klebstoffschichten 101 eingebettet,
und die Verdrahtungsschichten 27 auf beiden Oberflächen des
elektrisch isolierenden Substrats 102 wurden elektrisch
miteinander verbunden.
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Das
Kupfer der Trägersubstrate 26 wurde
mit Hilfe einer Ammoniumpersulfatlösung geätzt, und dann wurde die Nickelschicht 22 mit
einer Salzsäurelösung geätzt, um
getrennt entfernt zu werden, wodurch man eine doppelseitige Leiterplatte
erhielt, in der die Verdrahtungsschichten 27 in die Klebstoffschichten 101 eingebettet
worden waren.
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In
dem obigen Beispiel wurde Kupfer als Trägersubstrat 26 verwendet.
Es kann jedoch jedes beliebige Material verwendet werden, solange
das für das
Material verwendete Ätzmittel
sich von demjenigen unterscheidet, das für die Ätzstoppschicht 22 eingesetzt
wird. Daher kann Aluminium verwendet werden. Ferner kann anstelle
von Nickel für
die Ätzstoppschicht 22 Eisen,
Chrom oder dergleichen verwendet werden. Je nach Auswahl der Ätzmittel
können
die entsprechenden Materialien unterschiedlich kombiniert werden.
-
Die
Schritte zum Einbetten der Verdrahtungsschichten 27 in
die Klebstoffschichten 101 und zum Trennen der Substrate 23 können gleichzeitig ausgeführt werden,
indem die Schichtkörper
in dem in 5(c) dargestellten Zustand
auf das elektrisch isolierende Substrat 102 auflaminiert
werden, ohne die Substrate 23 durch Erhitzen abzulösen und
zu entfernen (siehe 1(f)); und indem
unter Hitze- und Druckeinwirkung die Temperatur mindestens auf eine
Temperatur erhöht
wird, die das Aufschäumen des
in dem Klebstoff 24 enthaltenen Schaumbildners ermöglicht.
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Herstellungsverfahren
2
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Wie
in 6(a) dargestellt, wurde ein Substrat 33 mit
einem Klebstoff 34, der einen Schaumbildner enthielt, auf
die Rückseite
eines aus Aluminium bestehenden Trägers 36 aufgeklebt.
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Dann
wurde zur Ausführung
der Strukturbildung auf der Aluminiumoberfläche des Trägers 36 unter Verwendung
eines Isoliermaterials eine lichtempfindliche Harzschicht als Isoliermaterial
ausgebildet, so daß eine
Dicke von etwa 10 μm
erreicht wurde. Die lichtempfindliche Harzschicht kann durch Aufschleudern,
Walzenbeschichtung oder dergleichen ausgebildet werden. Die lichtempfindliche
Harzschicht wurde unter Verwendung einer Maske mit einer gewünschten
Struktur belichtet und entwickelt, wodurch auf der Oberfläche des
Trägers 36 eine lichtempfindliche
Harzstruktur 38 ausgebildet wurde (6(b)).
-
Als
nächster
Schritt wurde die belichtete Oberfläche des Trägers 36 verkupfert,
um eine aus Kupfer bestehende Verdrahtungsschicht 37 mit
einer gewünschten
Struktur zu bilden (6(c)).
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Wenn
in diesem Fall das Plattieren durch nichtgalvanische Abscheidung
ausgeführt
wird, wächst
Kupfer auch auf der lichtempfindlichen Harzstruktur 38 auf.
Dann kann beim Entfernen des lichtempfindlichen Harzes das Kupfer,
das auf der lichtempfindlichen Harzstruktur 38 aufgewachsen
ist, zusammen mit dem lichtempfindlichen Harz entfernt werden (sogenanntes "Abheben"). Wenn jedoch das lichtempfindliche
Harz nicht ausreichend dicker als das durch Plattieren aufzubringende
Kupfer ist, wird das lichtempfindliche Harz durch das Kupfer bedeckt. Daher
kann das lichtempfindliche Harz nicht gut entfernt werden, was dazu
führen
kann, daß man
keine Verdrahtungsschicht mit einer gewünschten Struktur erhält.
-
Im
Falle des Elektroplattierens haftet Kupfer jedoch nicht an der Fläche der
lichtempfindlichen Harzstruktur 38 eines elektrisch isolierenden
Materials. Daher ermöglicht
das Elektroplattieren ohne weiteres, daß Kupfer selektiv nur an dem
Bereich anhaftet, wo die Oberfläche
des Trägers 36 freiliegt.
Die im Herstellungsverfahren 1 erläuterte Ätzstoppschicht kann zwischen
den Träger 36 und
die lichtempfindliche Harzstruktur 38 geschichtet werden.
In diesem Fall muß die Ätzstoppschicht
jedoch aus einem leitfähigen
Material bestehen.
-
Danach
wurde die lichtempfindliche Harzstruktur 38 unter Verwendung
einer Natriumhydroxidlösung
von etwa 3 Gew.-% entfernt (6(d)).
-
Dann
wurde die Temperatur durch Erhitzen auf eine vorgegebene Temperatur
erhöht,
um das Aufschäumen
des in dem Klebstoff 34 enthaltenen Schaumbildners zu ermöglichen
und auf diese Weise das Substrat 33 abzulösen. Als
Ergebnis erhielt man den Träger 36,
auf dem die aus Kupfer bestehende Verdrahtungsschicht 37 in
einer gewünschten
Struktur ausgebildet worden war (6(e)).
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Das
Anhaften des Kupfers durch Plattieren beim vorliegenden Herstellungsverfahren
ermöglicht die
Strukturerzeugung genau nach einer Resiststruktur, da kein seitliches Ätzen hervorgerufen
wird, wie dies beim Ätzen
geschieht. Daher ist das vorliegende Herstellungsverfahren bei der
Ausbildung einer Feinstruktur vorteilhaft.
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Im
vorstehenden Verfahren kann der Schichtkörper in dem in 6(d) dargestellten
Zustand auf ein elektrisch isolie rendes Substrat auflaminiert werden,
ohne das Substrat 33 durch Erhitzen abzulösen und
zu entfernen, und kann dann ebenso wie im Herstellungsverfahren
1 erhitzt und unter Druck gesetzt werden, um das Substrat 33 abzulösen.
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Viertes Beispiel
-
Nachstehend
wird unter Bezugnahme auf 7 ein Verfahren
zur Herstellung einer Mehrschichtleiterplatte nach einem vierten
Beispiel der vorliegenden Erfindung erläutert.
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Als
erster Schritt wurden eine wie im dritten Beispiel erzeugte Mehrschichtleiterplatte 410 und
ein Kernsubstrat 411 mit einer vorgegebenen Anzahl von Isolierschichten
und Verdrahtungsschichten hergestellt. Das vorliegende Beispiel
wird durch ein Beispiel erläutert,
bei dem die Mehrschichtleiterplatte verwendet wird, die im herkömmlichen
Beispiel als Kernsubstrat 411 erläutert wurde. Wie in 7(a) dargestellt, wurden die Mehrschichtleiterplatte 410 und
das Kernsubstrat 411 mit einem dazwischengeschichteten,
elektrisch isolierenden Substrat 402 überlagert. Das Substrat 402 weist
Klebstoffschichten 401 auf seinen beiden Oberflächen sowie
in vorgegebenen Positionen Durchkontaktlöcher 404 auf, die
mit einer leitfähigen
Paste 405 gefüllt
sind. Das Substrat 402 erhielt man, indem die gleichen
Schritte ausgeführt
wurden wie diejenigen, die in 1(a)-(e) im
ersten Beispiel dargestellt sind. Danach wurde, wie in 7(b) dargestellt, ein Leiter 427 auf
der obersten Schicht des Kernsubstrats 411 durch Hitze- und
Druckeinwirkung in die Klebstoffschicht 401 eingebettet,
um die leitfähige
Paste 405 innerhalb der Durchkontaktlöcher 404 zusammenzupressen.
Auf diese Weise wurden die Mehrschichtleiterplatte 410 und
das Kernsubstrat 411 elektrisch miteinander verbunden.
Als letzter Schritt wurde, wie in 7(c) dargestellt,
eine Kupferfolie 408 der obersten Schicht der Mehrschichtleiterplatte 410 in
einer vorgegebenen Form selektiv geätzt, wodurch eine Mehrschichtleiterplatte
mit einer feinen Verdrahtungsstruktur auf ihrer obersten Schicht
fertiggestellt wurde.
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Die
oben erwähnte
Mehrschichtleiterplatte weist eine hervorragende Ausbildung der
Verdrahtung mit hoher Dichte auf.
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Die
Verdrahtungsdichte wurde weiter erhöht, indem die feine Verdrahtungsstruktur
auf der obersten Schicht bereitgestellt wurde. Zur Montage von Halbleiternacktchips
ist eine feine Verdrahtung auf der obersten Schicht erforderlich,
die ihrem Kontaktstellenabstand entspricht. Die oben erwähnte Mehrschichtleiterplatte
eignet sich sogar für
die Montage derartiger Halbleiternacktchips.
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Im
vorliegenden Beispiel wurde die Mehrschichtleiterplatte 410 auf
einer Oberfläche
der oben erwähnten
Mehrschichtleiterplatte als Kernsubstrat 411 vorgesehen.
Um eine Verformung oder dergleichen der gesamten Leiterplatte zu
verhindern, ist es jedoch vorteilhaft, die Mehrschichtleiterplatten 410 auf
beiden Oberflächen
vorzusehen.
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Bei
der erfindungsgemäßen Mehrschichtleiterplatte
wurde die oben erwähnte,
im herkömmlichen
Beispiel erläuterte
Mehrschichtleiterplatte als Kernsubstrat 411 verwendet.
Das Kernsubstrat 411 ist jedoch nicht darauf beschränkt. Zum
Beispiel kann eine Glas-Epoxid-Mehrschichtleiterplatte als Kernsubstrat 411 verwendet
werden. In diesem Fall werden im Vergleich zu einer sogenannten
Aufbau-Mehrschichtleiterplatte, in der die feine Verdrahtung auf
einer Glas-Epoxid-Mehrschichtleiterplatte ausgebildet wird, die
folgenden Effekte erzielt.
- (1) Eine feine Verdrahtungsschicht
kann auf einer Kupferfolie in einem getrennten Verfahren ausgebildet
werden. Daher nimmt der Freiheitsgrad in den Verfahrensbedingungen
oder dergleichen zu, wodurch eine hohe Leistung bereitgestellt wird.
- (2) Nach der Ausbildung der feinen Verdrahtungsschicht auf der
Kupferfolie wird die feine Verdrahtungsschicht auf ein zu übertragendes
Kernsubstrat geschichtet, wodurch eine grobe Positionierung und
daher eine Verbesserung der Ausbeute ermöglicht wird. Außerdem kann
eine großflächige Verdrahtungsschicht
gefertigt werden.
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In
einer Mehrschichtleiterplatte, die durch Übertragen einer Verdrahtungsschicht
auf die oberste Schicht gebildet wird, kann ein Schichtträger mit hoher
Hitzebeständigkeit
und hoher Steifigkeit verwendet werden, wie in den ersten bis dritten
Beispielen beschrieben. Daher kann die Mehrschichtlei terplatte bei
der Montage von Halbleiternacktchips einer Wärmebehandlung widerstehen,
und die Größenänderung
kann gleichfalls beschränkt
werden.
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Bei
der Anwendung des Verfahrens zur Herstellung einer Mehrschichtleiterplatte
gemäß dem vorliegenden
Beispiel können
die Mehrschichtleiterplatte 410 der obersten Schicht und
das Kernsubstrat 411 getrennt gefertigt und geprüft werden.
Daher kann die Gesamtausbeute verbessert werden. Da ferner ein elektrisch
isolierendes Substrat mit feinen Durchkontaktlöchern als Verbindungselement
verwendet wird, ist die Positionierungsgenauigkeit nicht streng
begrenzt, wodurch eine einfache Fertigung ermöglicht wird.
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Im
vorliegenden Beispiel wurde die Verdrahtungsschicht 427 der
obersten Schicht des Kernsubstrats 411 in die Klebstoffschicht 401 eingebettet.
Die in 4(e) dargestellte Mehrschichtleiterplatte,
die wie im dritten Beispiel gefertigt wurde, kann jedoch so laminiert
werden, daß die
aus einer Kupferfolie 308 gebildete, selektiv geätzte Verdrahtungsschicht dem
elektrisch isolierenden Substrat 402 gegenüberliegt.
In diesem Fall wird die Verdrahtungsschicht der obersten Schicht
des Substrats 410 in die Klebstoffschicht 401 eingebettet.
Infolgedessen kann die aus der Kupferfolie 308 gebildete
Verdrahtungsschicht die leitfähige
Paste 405 innerhalb der Durchkontaktlöcher 404 zusammenpressen,
wodurch die gleiche Wirkung wie oben erzielt wird.
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Im
obigen Beispiel kann der Träger 316 am Ende
entfernt werden, nachdem die Verdrahtungsschicht 308 der
obersten Schicht der Mehrschichtleiterplatte 410 durch
Hitze- und Druckeinwirkung in die Klebstoffschicht 401 eingebettet
wurde, ohne den Träger 316 zu
entfernen. In diesem Fall schützt
der Träger 316 die
feine Verdrahtungsschicht der obersten Schicht bis zu dem Schritt
unmittelbar vor Fertigstellung der Mehrschichtleiterplatte gemäß dem vorliegenden
Beispiel, einschließlich
des Hitze- und Druckeinwirkungsschritts. Daher ist er vorteilhaft
bei der Fertigung.
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Außerdem können sowohl
die Verdrahtungsschicht 427 der obersten Schicht des Kernsubstrats 411 als
auch die Verdrahtungsschicht 308 der obersten Schicht der
Mehrschichtleiter platte 410 in die Klebstoffschichten 401 eingebettet
werden. In diesem Fall wird die leitfähige Paste 405 innerhalb
der Durchkontaktlöcher 404 von
beiden Seiten zusammengepreßt.
Als Ergebnis nimmt der Kompressionsgrad der leitfähigen Paste
zu, wodurch die Zuverlässigkeit
der Verbindung durch die leitfähige
Paste weiter verbessert wird.
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Fünftes Beispiel
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Eine
Mehrschichtleiterplatte wurde hergestellt, wobei anstelle des elektrisch
leitenden Substrats 402 im vierten Beispiel mit Klebstoffschichten
auf seinen beiden Oberflächen
und den mit der leitfähigen
Paste 405 gefüllten
Durchkontaktlöchern 404 ein kompressibler
Substratbondkörper
verwendet wurde, der mit einer leitfähigen Paste gefüllte und
in vorgegebenen Positionen ausgebildete Durchkontaktlöcher aufweist.
-
Als
Materialbestandteil des Substratbondkörpers kann ein elektrisch isolierendes
Material verwendet werden, z. B. ein Glas-Epoxid-Harz, ein Phenolharz,
ein Polyimidharz, ein Polyesterharz, ein Aramidharz oder dergleichen.
Im allgemeinen kann jedoch ein Prepreg verwendet werden, das geformt wird,
indem ein Aramidfaservlies mit Epoxidharz imprägniert und in einen halb ausgehärteten Zustand (in
einen Zustand der B-Phase)
gebracht wird. Durch Laserbearbeitung werden in vorgegebenen Positionen
Durchkontaktlöcher
in dem Prepreg angebracht. Die Durchkontaktlöcher werden mit einer leitfähigen Paste
gefüllt,
die einen leitfähigen
Bestandteil enthält,
wie z. B. Ag, Cu, eine Legierung aus Ag und Cu oder dergleichen.
Wenn in diesem Fall die leitfähige Paste
so ausgebildet wird, daß sie
aus den Oberflächen
des Substratbondkörpers
hervorsteht, wird die leitfähige
Paste vorteilhaft zusammengepreßt.
Als Folge können
die Mehrschichtleiterplatte 410 und das Kernsubstrat 411 mit
niedrigem Widerstand elektrisch miteinander verbunden werden. Im
vorliegenden Beispiel wurde ein Prepreg mit einer Dicke von etwa
0,1 mm, das man durch Imprägnieren
eines aus Aramidfasern bestehenden Faservlieses mit einem Epoxidharz
erhielt, mit einem CO2-Laser so bearbeitet,
daß es
Durchkontaktlöcher
in gewünschten
Positionen aufwies. Dann wurden die Durchkontaktlöcher mit
einer Cu-Paste so gefüllt,
daß die
Cu-Paste ein wenig aus den Oberflächen hervorstand.
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Als
nächster
Schritt wurden die Mehrschichtleiterplatte 410, der oben
erwähnte
Substratbondkörper
und das Kernsubstrat 411 erhitzt, um 60 Minuten bei einer
Temperatur von 200°C
und einem Druck von 45-55 kg/cm2 zusammengepreßt zu werden.
Als Ergebnis wurde der Leiter 427, der aus der Oberfläche des
Kernsubstrats 411 hervorstand, in das Epoxidharz des Substratbondkörpers eingetaucht. Gleichzeitig
wurde die leitfähige
Paste zwischen die Verdrahtungsschicht der Mehrschichtleiterplatte 410 und
den Leiter 427 auf der Oberfläche des Kernsubstrats 411 geschichtet.
Daher wurde die leitfähige Paste,
die das Innere der Durchkontaktlöcher
ausfüllte,
zusammengepreßt,
wodurch die Verdrahtungsschicht und der Leiter 427 elektrisch
verbunden wurden.
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Im
vorliegenden Beispiel wurde der aus der Oberfläche des Kernsubstrats 411 vorstehende
Leiter 427 in den Substratbondkörper eingebettet. Es kann jedoch
ebenso wie im vierten Beispiel eine Verdrahtungsschicht vorgeformt
werden, die aus der Oberfläche
der zu laminierenden Mehrschichtleiterplatte 410 hervorsteht,
was die gleiche Wirkung liefert. Ferner können sowohl der aus der Oberfläche des
Kernsubstrats 411 vorstehende Leiter 427 als auch
die aus der Oberfläche
der Mehrschichtleiterplatte 410 vorstehende Verdrahtungsschicht
in den Substratbondkörper
eingebettet werden. In diesem Fall wird die leitfähige Paste
innerhalb der Durchkontaktlöcher
von beiden Seiten zusammengepreßt.
Als Ergebnis nimmt der Kompressionsgrad der leitfähigen Paste
zu, wodurch die Zuverlässigkeit
der Verbindung durch die leitfähige
Paste weiter verbessert wird.
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Wenn
außerdem
die Oberfläche
der Verdrahtungsschicht der Mehrschichtleiterplatte 410,
die in Kontakt mit der leitfähigen
Paste kommt, und die Oberfläche
des Leiters 427 an der Oberfläche des Kernsubstrats 411 aufgerauht
werden, verbessert sich die Zuverlässigkeit der Verbindung durch
die leitfähige
Paste. Im vorliegenden Beispiel wurde vor dem Erhitzen und der Druckanwendung
ein Schwärzungsprozeß an der
Oberfläche
der Verdrahtungsschicht der Mehrschichtleiterplatte 410 und
an der Oberfläche
des Leiters 427 des Kernsubstrats 411 ausgeführt, wobei
15 g/l Natriumhydroxid, 12 g/l Natriumphosphat und 30 g/l Natriumchlorit
verwendet wurden, wodurch man rauhe Oberflächen mit einer Rauhigkeit von
etwa 0,5 μm
erhielt. Eine durch den Schwärzungsprozeß auf der
Oberfläche
der Kupferfolie erzeugte Schicht ist eine Isolierschicht. Die Isolierschicht
ist jedoch äußerst dünn und wird
daher durch Hitze- und Druckanwendung leicht zerstört, wodurch
eine Leitung ermöglicht
wird.
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Ferner
kann als Verfahren zum Aufrauhen einer Oberfläche auch galvanisches Verkupfern
angewandt werden. Das heißt,
im allgemeinen ist ein Verfahren bekannt, bei dem Kupfer auf anomale
Weise in Knöllchenform
abgeschieden wird, indem die Stromdichte auf einen höheren als
den Wert erhöht wird,
welche der Bedingung für
die Erzeugung einer Kupferfolie entspricht. Bei Anwendung dieses
Verfahrens besteht eine auf der Oberfläche der Kupferfolie erzeugte
Schicht aus Kupfer, wodurch man eine stabilere elektrische Verbindung
erhält.